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DE3923895A1 - METHOD FOR SEQUENCING DESOXYRIBONUCLEIC ACIDS - Google Patents

METHOD FOR SEQUENCING DESOXYRIBONUCLEIC ACIDS

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DE3923895A1
DE3923895A1 DE3923895A DE3923895A DE3923895A1 DE 3923895 A1 DE3923895 A1 DE 3923895A1 DE 3923895 A DE3923895 A DE 3923895A DE 3923895 A DE3923895 A DE 3923895A DE 3923895 A1 DE3923895 A1 DE 3923895A1
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dna
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acid
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Withdrawn
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DE3923895A
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Manfred Dr Wozny
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Abstract

The method comprises subjecting the deoxyribonucleic acid in a concentration of 10<-16> to 2 x 10<-14> mol per mu l, in the case of double-stranded deoxynucleic acid which is not in the supercoiled form preferably in a concentration of 10<-16> to 3 x 10<-15> mol per mu l, a) to a heat-denaturation step b) to an annealing step and c) to a nucleic acid synthesis step with partial chain termination, repeating steps a) to c) 10 to 60 times and subsequently fractionating the resulting deoxynucleic acid fragment mixture according to length, and determining the sequence from the fragment spectrum. o

Description

Die Analyse der Nukleotidsequenz von Nukleinsäuren stellt eine zentrale Technik in der Molekularbiologie dar.The analysis of the nucleotide sequence of nucleic acids is of central importance Technology in molecular biology.

Derzeit stehen zwei grundlegende Techniken für die routinemäßige Sequen­ zierung von DNA zur Verfügung. Es handelt sich dabei zum einen um die Methode von Maxam und Gilbert. (Methods Enzymol. 65 (1980), 499-560) und zum anderen um die Methode von Sanger (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74 (1977), 5463).There are currently two basic techniques for routine sequences adornment of DNA. On the one hand, it is about Maxam and Gilbert's method. (Methods Enzymol. 65 (1980), 499-560) and secondly the Sanger method (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74 (1977), 5463).

Zur Zeit wird zur DNA-Sequenzierung fast ausschließlich die Sanger-Sequen­ zierung eingesetzt, bei der ausgehend von einem Oligonukleotidprimer, dessen Sequenz zu einem Teil des zu sequenzierenden DNA-Stranges komplementär ist, in Anwesenheit eines Gemisches aus den vier Desoxy­ nukleotidtriphosphaten und einem Didesoxynukleotidtriphosphat von einer Polymerase komplementäre Kopien des zu sequenzierenden Stranges erstellt werden. Entscheidend ist dabei die Verwendung der Didesoxynukleotidtri­ phosphate, da nach deren Einbau in die neusynthetisierte DNA auf Grund einer fehlenden Hydroxylgruppe eine Kettenverlängerung nicht mehr möglich ist und sich auf diese Weise sequenzspezifische Kettenabbrüche erzeugen lassen. Die Kettenverlängerungsreaktionen werden in der Regel in getrenn­ ten Ansätzen für alle vier möglichen Mischungen aus den vier Desoxy­ nukleotidtriphosphaten und einem Didesoxynukleotidtriphosphat durchge­ führt. Anschließend erfolgt eine längenmäßige Auftrennung der erzeugten Nukleinsäurefragmente mit üblichen elektrophoretischen Methoden, die ein direktes Ablesen der Nukleotidsequenz ermöglichen. Zur Unterscheidung der neu synthetisierten DNA von der zu sequenzierenden DNA werden entweder der Oligonukleotidprimer, wenigstens eines der vier Desoxynukleotide oder die Didesoxynukleotide mit z.B. Radioisotopen oder neuerdings auch Fluoreszenzfarbstoffen markiert.Sanger sequences are almost exclusively used for DNA sequencing ornament used, starting from an oligonucleotide primer, its sequence to a part of the DNA strand to be sequenced is complementary in the presence of a mixture of the four deoxy nucleotide triphosphates and a dideoxynucleotide triphosphate of one Complementary copies of the strand to be sequenced are produced by polymerase will. The decisive factor here is the use of dideoxynucleotide tri phosphate, because after their incorporation into the newly synthesized DNA chain extension is no longer possible if there is no hydroxyl group and sequence-specific chain terminations are generated in this way to let. The chain extension reactions are usually separated approaches for all four possible mixtures of the four deoxy nucleotide triphosphates and a dideoxynucleotide triphosphate leads. The length of the generated ones is then separated Nucleic acid fragments using conventional electrophoretic methods enable direct reading of the nucleotide sequence. To differentiate the newly synthesized DNA from the DNA to be sequenced are either the Oligonucleotide primer, at least one of the four deoxynucleotides or the Dideoxynucleotides with e.g. Radioisotopes or more recently Fluorescent dyes marked.

Die Durchführung der Reaktionen erfolgt bei allen derzeit gebräuchlichen Verfahren zwei- bis dreistufig: In einem ersten (bei Einzelstrang-DNA nicht nötigen) Schritt wird eine Trennung der beiden komplementären Stränge der zu sequenzierenden DNA mittels erhöhtem pH oder Hitze vorge­ nommen. Danach erfolgt zu Beginn der sog. Annealingreaktion bei erhöhter Temperatur (etwa 65°C) die Zugabe des Oligonukleotidprimers, der dann im Verlaufe des Abkühlens der Lösung an den zu sequenzierenden Strang bindet. Im dritten Schritt erfolgt bei einer für die verwendete Polymerase geeigneten Temperatur die eigentliche Sequenzierungsreaktion. The reactions are carried out for all currently used Two-to three-stage procedure: In a first (for single-stranded DNA unnecessary) step will be a separation of the two complementary Strands of DNA to be sequenced using elevated pH or heat taken. This is followed at the beginning of the so-called annealing reaction with an increased Temperature (about 65 ° C) the addition of the oligonucleotide primer, which is then in The course of the cooling of the solution binds to the strand to be sequenced. The third step is for one for the polymerase used suitable temperature the actual sequencing reaction.  

Zur Zeit werden praktisch ausschließlich drei verschiedene Typen von Poly­ merasen zur Sequenzierung von DNA eingesetzt: Das Klenow-Fragment der E. Coli-Polymerase I, modifizierte Formen der T7-Polymerase und die hitze­ stabile Taq-Polymerase aus Thermus aquaticus.At the moment there are practically only three different types of poly merases used for DNA sequencing: the Klenow fragment of the E. Coli polymerase I, modified forms of T7 polymerase and the heat stable Taq polymerase from Thermus aquaticus.

Mit den momentan verfügbaren Methoden können alle einzelsträngigen DNA-Proben sowie in der supercoil-Form vorliegende doppelsträngige DNA- Proben routinemäßig sequenziert werden, sofern die letzteren eine kritische Größe (etwa 20 Kilobasen) nicht überschreiten. Eine in der Routine bewährte Vorschrift für die Sequenzierung von supercoil-DNA mit Hilfe der Taq-Polymerase existiert derzeit allerdings nicht. Dieses wäre besonders deswegen wünschenswert, da bei der dabei möglichen höheren Reaktionstemperatur Probleme, die durch die Ausbildung von Sekundärstruk­ turen verursacht werden, eliminiert werden.With the currently available methods, all single-stranded DNA samples as well as double-stranded DNA in supercoil form Samples are routinely sequenced provided the latter one critical size (about 20 kilobases). One in the Routine proven regulation for the sequencing of supercoil DNA with However, Taq polymerase does not currently exist. That would be especially desirable because the higher possible Reaction temperature problems caused by the formation of secondary structure structures are caused, eliminated.

Außer den oben aufgeführten Einschränkungen bereitet vor allem die Sequen­ zierung von linearen doppelsträngigen DNA-Molekülen Probleme. Derartige DNA-Moleküle treten insbesondere als Endprodukte der sogenannten Polymerase-Chain-Reaction (PCR) (siehe z.B. Mullis et al., Methods Enzymol. 155 (1987), 1973-1977) auf. Neben einer breiten Anwendbarkeit in der molekularbiologischen Forschung ist diese hochempfindliche Methode zur in-vitro-Amplifizierung von DNA-Fragmenten vor allem bei der Analyse der molekularen Grundlagen von Erbkrankheiten, bei forensischen Identi­ fikationsproblemen und bei der pränatalen Diagnostik von sehr großer Bedeutung, da in all den genannten Fällen nur geringe Mengen an Nuklein­ säure zur Verfügung stehen, die für die Sequenzanalyse nach den gängigen Verfahren nicht ausreichend sind.In addition to the restrictions listed above, especially the Sequen prepares ornamentation of linear double-stranded DNA molecules problems. Such DNA molecules occur in particular as end products of the so-called Polymerase chain reaction (PCR) (see e.g. Mullis et al., Methods Enzymol. 155 (1987), 1973-1977). In addition to wide applicability this is a highly sensitive method in molecular biological research for the in vitro amplification of DNA fragments, especially for analysis the molecular basis of hereditary diseases, in forensic identi fication problems and in the prenatal diagnosis of very large Significance, since in all the cases mentioned only small amounts of nuclein acid are available for sequence analysis according to the usual Procedures are not sufficient.

Eine Sequenzierungsmethode für PCR-Fragmente, die auf dem Verfahren von Sanger aufbaut, wurde von Saiki et al. (Science 239 (1988), 487-491) beschrieben. Diese Methode ist allerdings in hohem Maße von einer optimalen Ausführung der einzelnen aufeinanderfolgenden Reaktionsschritte abhängig, was ihre Anwendbarkeit im Routinebetrieb erschwert. Außerdem wurden noch Verfahren beschrieben, die nach dem Maxam-Gilbert-Prinzip auf einem chemischen Strangbruch aufbauen (z.B. Keohavong et al., DNA 7 (1) (1988), 63-70; Voss et al., Nucl. Acids, Res. 17(7) (1989), 2517-2527). Der Nachteil dieser Verfahren liegt in der Notwendigkeit, daß im Anschluß an die PCR aufwendige chemische Reaktionen mit z.T. toxischen Substanzen durchgeführt werden müssen. Daneben wurde noch über ein prinzipiell sehr elegantes Verfahren berichtet, bei dem schon während der PCR ein sequenzspezifischer Einbau von Thio-desoxynukleotiden erfolgt, an denen anschließend mit Hilfe einer Alkylierungsreaktion definierte Strangbrüche erzeugt werden (Nakamaye et al., Nucl. Acids Res. 16(21) (1988), 9947-9959). Dieses Verfahren besitzt jedoch den entscheidenden Nachteil, daß damit nur geringe Signalintensitäten erzeugt werden können und der der Sequenzierung zugängliche Bereich auf höchstens 250 Basen beschränkt ist.A sequencing method for PCR fragments based on the method of Sanger, was developed by Saiki et al. (Science 239 (1988), 487-491) described. However, this method is to a large extent one optimal execution of the individual successive reaction steps depending on what complicates their applicability in routine operation. Furthermore processes based on the Maxam-Gilbert principle have also been described build a chemical strand break (e.g. Keohavong et al., DNA 7 (1) (1988) 63-70; Voss et al., Nucl. Acids, Res. 17 (7) (1989), 2517-2527). The disadvantage of this method is the need that after the PCR complex chemical reactions with partly toxic substances must be carried out. In addition, was over a very elegant process reported in principle, in which already during the PCR involves a sequence-specific incorporation of thio-deoxynucleotides, which were then defined using an alkylation reaction Strand breaks are generated (Nakamaye et al., Nucl. Acids Res. 16 (21) (1988), 9947-9959). However, this procedure has the decisive one  Disadvantage that only low signal intensities can be generated and the area accessible to sequencing on a maximum of 250 bases is limited.

In neuester Zeit wurde darüber hinaus noch von Methoden berichtet, bei denen die Taq-Polymerase verwendet wird und der übliche Reaktionszyklus einige wenige Male durchlaufen wird (Levedakou et al., Bio Techniques 7 (1989), 438-422; Carothers et al., BioTechniques 7 (1989), 494-499).In addition, methods have recently been reported for which the Taq polymerase is used and the usual reaction cycle a few times (Levedakou et al., Bio Techniques 7 (1989) 438-422; Carothers et al. (1989) BioTechniques 7: 494-499).

Beim Einsatz von Fluoreszenzfarbstoffen zur Markierung der neu­ synthetisierten Fragmente ist es äußerst wünschenswert, eine Methode zur Verfügung zu haben, mit der eine vielfach höhere Ausbeute an Fragmenten erhalten werden kann als dies mit den herkömmlichen Methoden möglich ist.When using fluorescent dyes to mark the new synthesized fragments, it is extremely desirable to have a method for To have available with a much higher yield of fragments can be obtained than is possible with the conventional methods.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Sequenzierung von Desoxy­ ribonukleinsäuren, welches darin besteht, daß man die Desoxyribonuklein­ säureThe invention relates to a method for sequencing deoxy ribonucleic acids, which consists in that the deoxyribonuclein acid

  • a) einem Hitzedenaturierungsschritt,a) a heat denaturation step,
  • b) einem Annealingschritt undb) an annealing step and
  • c) einem Nukleinsäuresyntheseschritt mit teilweisem Kettenabbruchc) a nucleic acid synthesis step with partial chain termination

unterwirft, die Schritte a) bis c) 10- bis 60mal wiederholt und anschließend das erhaltene Desoxynukleinsäurefragment-Gemisch der Länge nach auftrennt und aus dem Fragmentspektrum die Sequenz bestimmt.subjects steps a) to c) repeated 10 to 60 times and then the resulting deoxynucleic acid fragment mixture of length after separating and determining the sequence from the fragment spectrum.

Der Hitzedenaturierungsschritt erfolgt bei Temperaturen zwischen 92 und 98°C, vorzugsweise 96°C.The heat denaturation step takes place at temperatures between 92 and 98 ° C, preferably 96 ° C.

Der Annealingschritt gelingt gut bei Temperaturen zwischen 35 und 75°C.The annealing step works well at temperatures between 35 and 75 ° C.

Beim Nukleinsäuresyntheseschritt geht man von einem Oligonukleotidprimer aus, der komplementär zu einem Teilstück des zu sequenzierenden Einzel­ strangs sein muß. Dieser Primer, dar etwa 10 bis 50, vorzugsweise 15 bis 30 Nukleotide lang ist, wird an die zu analysierende DNA angelagert. Das molare Verhältnis zwischen Oligonukleotidprimer und zu sequenzierender Sequenz beträgt vorzugsweise zwischen 2 und 30, d.h. es werden pro Mol zu sequenzierender Sequenz zwischen 2 und 30 Mol Primer verwendet. Danach wird der Primer in Anwesenheit eines Gemisches aus den vier Desoxy­ nukleotidtriphosphaten und mindestens einem Didesoxynukleotidtriphosphat komplementär zum zu sequenzierenden DNA-Strang verlängert. Die Verlänge­ rung erfolgt enzymatisch mit einer hitzestabilen Polymerase, z.B. mit der Taq-Polymerase. Der Nukleinsäuresyntheseschritt gelingt im Falle der Taq-Polymerase gut bei einer Temperatur von 65 bis 85°C. The nucleic acid synthesis step is based on an oligonucleotide primer from, which is complementary to a section of the individual to be sequenced must be strangs. This primer is about 10 to 50, preferably 15 to Is 30 nucleotides long, is attached to the DNA to be analyzed. The molar ratio between oligonucleotide primer and to be sequenced Sequence is preferably between 2 and 30, i.e. there will be too per mole sequencing sequence between 2 and 30 moles of primer used. After that the primer is in the presence of a mixture of the four deoxy nucleotide triphosphates and at least one dideoxynucleotide triphosphate extended to complement the DNA strand to be sequenced. The extensions tion is carried out enzymatically with a heat-stable polymerase, e.g. with the Taq polymerase. The nucleic acid synthesis step succeeds in the case of Taq polymerase works well at a temperature of 65 to 85 ° C.  

Die Schritte a) bis c) werden etwa 10- bis 60mal, vorzugsweise 10- bis 30mal nacheinander durchgeführt.Steps a) to c) are about 10 to 60 times, preferably 10 to Performed 30 times in a row.

Die Zugabe von Didesoxynukleotidtriphosphaten dient dazu, die Synthese der komplementären DNA sequenzspezifisch abzubrechen. Zum Kettenabbruch kann man ein bestimmtes der vier Didesoxynukleotidtriphosphate verwenden. In diesem Fall muß der DNA-Synthese 4mal, d.h. mit jedem Didesoxynukleotid­ triphosphat einmal, durchgeführt werden.The addition of dideoxynucleotide triphosphates serves to synthesize the abort complementary DNA sequence-specifically. Can break the chain one can use a particular one of the four dideoxynucleotide triphosphates. In In this case, DNA synthesis must be performed 4 times, i.e. with every dideoxynucleotide triphosphate once.

Man kann aber auch ein Gemisch der 4 Didesoxynukleotidtriphosphate ver­ wenden. In diesem Fall genügt es, die Synthese nur einmal durchzuführen.However, a mixture of the 4 dideoxynucleotide triphosphates can also be used turn. In this case, it is sufficient to carry out the synthesis only once.

Um die neu synthetisierten Nukleinsäuren zu erkennen, müssen diese markiert sein. Das kann durch Einsatz von markiertem Oligonukleotidprimer oder von markierten Desoxy- bzw. Didesoxynukleotidtriphosphaten erfolgen. Die Markierung kann mit einem Radioisotop, einem Enzym, einer spezifischen Bindungsstelle für ein detektierbares Molekül oder vorzugsweise mit einem Fluoreszenzfarbstoff erfolgen.In order to recognize the newly synthesized nucleic acids, they have to be marked. This can be done by using labeled oligonucleotide primers or from labeled deoxy or dideoxy nucleotide triphosphates. The label can be labeled with a radioisotope, an enzyme, a specific Binding site for a detectable molecule or preferably with a Fluorescent dye done.

Die Durchführung der oben genannten einzelnen Schritte ist bekannt (z.B. Tabor et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84 (1987), 4767-4771).The implementation of the individual steps mentioned above is known (e.g. Tabor et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 4767-4771 (1987).

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt gegenüber den derzeit verfügbaren Verfahren zur Sequenzierung von DNA folgende Vorteile:The method according to the invention has an advantage over those currently available DNA sequencing methods have the following advantages:

  • a) Es können damit in zuverlässiger und einfacher Weise PCR-Produkte sequenziert werden (Beispiel 1).a) It allows you to use PCR products in a reliable and simple manner be sequenced (Example 1).
  • b) Das Verfahren ermöglicht die Sequenzierung von hochmolekularen, doppelstrangigen DNA-Proben wie z.B. von Lambda-DNA (Beispiel 2) sowie generell die Sequenzierung von Doppelstrang-DNA, selbst wenn diese nicht in der supercoil-Form vorliegt (Beispiel 3).b) The method enables the sequencing of high-molecular, double-stranded DNA samples such as of lambda DNA (example 2) and generally the sequencing of double-stranded DNA, even if this is not in the supercoil form (Example 3).
  • c) Es ist auch auf Einzelstrang-DNA anwendbar und führt mit allen DNA-Proben im Vergleich zu herkömmlichen Methoden zu einer vielfach höheren Ausbeute an Reaktionsprodukten, so daß eine entsprechend geringere DNA-Menge für die Sequenzierung ausreichend ist und insbesondere die Anwendbarkeit der Fluoreszenzmarkierung nicht mehr durch die zur Verfügung stehende DNA-Menge eingeschränkt ist.c) It is also applicable to single-stranded DNA and works with everyone DNA samples compared to conventional methods to a multiple higher yield of reaction products, so that a corresponding smaller amount of DNA is sufficient for sequencing and especially the applicability of the fluorescent label no longer is limited by the amount of DNA available.

Der entscheidende Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und den derzeit üblichen Verfahren der DNA-Sequenzierung nach Sanger liegt in der zyklischen Führung der Sequenzierungsreaktion, wobei eine sehr große Anzahl von Zyklen verwendet wird. Die sehr große Anzahl von Zyklen ermöglicht einerseits bei Verwendung eines großen Überschusses an Oligo­ nukleotidprimer das Erreichen vergleichsweise sehr hoher Temperatur­ ausbeuten. Andererseits führt sie zur weitgehenden Unterdrückung von sog. unspezifischen Abbrüchen auch im Falle von problematischen DNA-Proben bzw. von nicht optimierten Reaktionsbedingungen.The decisive difference between the method and The currently used methods of DNA sequencing according to Sanger are in the cyclical conduct of the sequencing reaction, being a very large one Number of cycles is used. The very large number of cycles  enables on the one hand when using a large excess of oligo nucleotide primer reaching comparatively very high temperature exploit. On the other hand, it leads to the extensive suppression of so-called. unspecific termination even in the case of problematic DNA samples or of non-optimized reaction conditions.

Beispiel 1Example 1 Sequenzierung eines PCR-ProduktesSequencing a PCR product PCRPCR

0,1 fMol eines in der multi-cloning-site ein 600 bp langes Insert enthal­ tenden pUC18-Derivates wurden in Anwesenheit von jeweils 4 pMol des (-21) -Standard-Primers (5′-CGT TGT AAA ACG ACG GCC AGT-3′) und des Reverse-Primers (5′-CAC ACA GGA AAC AGC TAT GAC-3′) sowie in Anwesenheit von je 20 nMol der vier Desoxynukleotidtriphosphate in einem Volumen von 100 µl PCR-Puffer (50 mM KCl, 10 mM Tris-HCl, 1,5 mM MgCl2, 0,01% Gelatine, pH 8,3) mit 5 units Taq-Polymerase (Cetus) amplifiziert.0.1 fmol of a pUC18 derivative containing a 600 bp insert in the multi-cloning site was in the presence of 4 pmol of the (-21) standard primer (5′-CGT TGT AAA ACG ACG GCC AGT- 3 ′) and the reverse primer ( 5 ′ -CAC ACA GGA AAC AGC TAT GAC-3 ′) and in the presence of 20 nmol of the four deoxynucleotide triphosphates in a volume of 100 μl PCR buffer (50 mM KCl, 10 mM Tris -HCl, 1.5 mM MgCl 2 , 0.01% gelatin, pH 8.3) amplified with 5 units Taq polymerase (Cetus).

Dazu wurde die Reaktionsmischung mit 100 µl Mineralöl überschichtet und in einem programmierbaren Thermostatisierblock (Programmable Dri-Block PHC-1, Techne) 30 Temperaturzyklen bestehend aus 1.0 min. 96°C, 0.5 min. 37°C und 1.0 min. 72°C unterworfen.For this purpose, the reaction mixture was overlaid with 100 ul mineral oil and in a programmable thermostat block (Programmable Dri-Block PHC-1, Techne) 30 temperature cycles consisting of 1.0 min. 96 ° C, 0.5 min. 37 ° C and 1.0 min. Subject to 72 ° C.

Anschließend erfolgte mit Hilfe einer Biospin P30-Säule (Biorad) ent­ sprechend den Herstellerangaben und nach Äquilibrierung der Säule mit dem PCR-Puffer für die wäßrige Phase der Reaktionslösung eine Abtrennung der Desoxynukleotidtriphosphate.It was then carried out using a Biospin P30 column (biorad) according to the manufacturer's instructions and after equilibration of the column with the PCR buffers for the aqueous phase of the reaction solution Deoxynucleotide triphosphates.

SequenzierungSequencing

Das Eluat der Biospin-Säule wurde ohne weitere Behandlung zur Sequenzie­ rung eingesetzt. Für die vier Sequenzierungsreaktionen wurden folgende Ansätze verwendet.The eluate from the Biospin column became a sequence without further treatment tion used. For the four sequencing reactions, the following were: Approaches used.

Jeder der vier Reaktionsansätze wurde analog der PCR-Reaktion 40 Zyklen bestehend aus 1.0 min. 96°C, 0.5 min. 55°C und 1.0 min. 72°C unterworfen.Each of the four reaction batches was 40 cycles analogous to the PCR reaction consisting of 1.0 min. 96 ° C, 0.5 min. 55 ° C and 1.0 min. Subject to 72 ° C.

Anschließend wurden die wäßrigen Phasen der vier Reaktionsansätze nachein­ ander auf 20 µl 3 M NaOAc (pH 7.8) pipettiert. Zu dieser Lösung wurden danach 500 µl auf -20°C temperiertes Ethanol gegeben, die Lösung wurde gemischt, 15 min. auf Trockeneis gegeben und 15 min., bei 13 000 rpm und RT in einer Eppendorf-Zentrifuge 5415 C zentrifugiert. Das nochmals mit 800 µl 80% Ethanol gewaschene Pellet wurde danach 2 min unter Vakuum getrocknet, in 2 µl 50 mM EDTA (pH 7.5) und 6 µl deionisiertem Formamid aufgenommen, 2 min auf 95°C erhitzt, in Eiswasser abgekühlt und in einem DNA-Sequencer 370A (Applied Biosystems) einer Elektrophorese (PAG mit 6% Acrylamid (AA) AA/bis-AA: 40:2; Puffer: 0,089 mM Tris, 0,089 mM Borat, 2 mM EDTA 7 M Harnstoff pH 8,3; Leistung: 20 W) unterworfen. Die Steuerung des Sequencers sowie die Auswertung der Elektropherogramme erfolgte mit der Softwareversion 1.30 des Herstellers.The aqueous phases of the four reaction batches were then passed in succession other pipetted onto 20 µl 3 M NaOAc (pH 7.8). To this solution then 500 .mu.l of ethanol tempered to -20 ° C, the solution was mixed, 15 min. placed on dry ice and 15 min., at 13,000 rpm and RT centrifuged in an Eppendorf centrifuge 5415 C. That again with 800 ul 80% ethanol washed pellet was then 2 min under vacuum dried, in 2 µl 50 mM EDTA (pH 7.5) and 6 µl deionized formamide recorded, heated to 95 ° C for 2 min, cooled in ice water and in one DNA sequencer 370A (Applied Biosystems) electrophoresis (PAG with 6%  Acrylamide (AA) AA / bis-AA: 40: 2; Buffer: 0.089 mM Tris, 0.089 mM Borate, 2mM EDTA 7M urea pH 8.3; Power: 20 W) subjected. The Control of the sequencer and evaluation of the electropherograms was carried out with the software version 1.30 of the manufacturer.

Das erhaltene Ergebnis ist in Abb. 1 dargestellt. Ein Vergleich zwischen der ermittelten Sequenz und der zuvor schon bekannten Sequenz zeigte, daß mit dem geschilderten Verfahren abgesehen von zwei Problem­ stellen wenigstens 400 Basen eindeutig ermittelt werden können.The result obtained is shown in Fig. 1. A comparison between the determined sequence and the previously known sequence showed that apart from two problems, the described method can be used to uniquely determine at least 400 bases.

Beispiel 2Example 2 Sequenzierung von Lambda-DNASequencing of lambda DNA

Die Sequenzierung einer Lambda-DNA (Lambda ZAP, Stratagene) wurde analog Beispiel 1 durchgeführt. Es wurden lediglich an Stelle des PCR-Produktes entsprechende Mengen der Lambda-DNA eingesetzt, alle anderen Parameter blieben unverändert.The sequencing of a lambda DNA (Lambda ZAP, Stratagene) was analogous Example 1 performed. It was just in place of the PCR product appropriate amounts of lambda DNA used, all other parameters remained unchanged.

Das Ergebnis ist in Abb. 2 dargestellt. Auch in diesem Fall erlaubte die beschriebene Methode die zuverlässige Ermittelung von wenigstens 400 Basen.The result is shown in Fig. 2. In this case too, the method described allowed the reliable determination of at least 400 bases.

Beispiel 3Example 3 Sequenzierung eines linearisierten PlasmidsSequencing of a linearized plasmid

Das Plasmid pUC18 wurde mit der Restriktionsendonuklease XmnI linearisiert und analog Beispiel 1 sequenziert. Abweichend von Beispiel 1 wurden allerdings 0,1 pMol (A- und C-Reaktion) bzw. 0,2 pMol (G- und T-Reaktion) der DNA sowie 2 pMol (A, C) bzw. 4 pMol (G, T) der Primer eingesetzt, und lediglich zehn Temperaturzyklen der Art wie bei der PCR in Beispiel 1 verwendet.The plasmid pUC18 was linearized with the restriction endonuclease XmnI and sequenced analogously to Example 1. Differing from example 1 were however 0.1 pmole (A and C reaction) or 0.2 pmole (G and T reaction) the DNA and 2 pmoles (A, C) or 4 pmoles (G, T) of the primers, and only ten temperature cycles of the type as in the PCR in Example 1 used.

Das Ergebnis ist in Abb. 3 dargestellt. Abgesehen von drei nicht zuorden­ baren Basen war bei diesem Experiment ebenso die zuverlässige Bestimmung von wenigstens 400 Basen möglich.The result is shown in Fig. 3. Apart from three unassignable bases, this experiment also made it possible to reliably determine at least 400 bases.

Claims (1)

Verfahren zur Sequenzierung von Desoxyribonukleinsäuren, welches darin besteht, daß man die Desoxyribonukleinsäure
  • a) einem Hitzedenaturierungsschritt,
  • b) einem Annealingschritt und
  • c) einem Nukleinsäuresyntheseschritt mit teilweisem Kettenabbruch unterwirft, die Schritte a) bis c) 10- bis 60mal wiederholt und anschließend das erhaltene Desoxynukleinsäurefragment-Gemisch der Länge nach auftrennt und aus dem Fragmentspektrum die Sequenz bestimmt.
Process for sequencing deoxyribonucleic acids, which consists in that the deoxyribonucleic acid
  • a) a heat denaturation step,
  • b) an annealing step and
  • c) is subjected to a nucleic acid synthesis step with partial chain termination, steps a) to c) are repeated 10 to 60 times and then the resulting deoxynucleic acid fragment mixture is separated lengthwise and the sequence is determined from the fragment spectrum.
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